Asignación de números de oxidación
Una reja de fierro se llena de herrumbre en la costa de Veracruz, pero una cuchara de acero inoxidable no. En los dos casos hay hierro y oxígeno cerca, así que ¿qué cambia? Para seguir la pista de los electrones que pasan de un átomo a otro, los químicos usan un "marcador" para cada átomo: el número de oxidación. En esta página aprenderás las reglas para asignarlo y al final volveremos a la herrumbre.
¿Qué es el número de oxidación?
En una reacción química a veces los electrones cambian de dueño. Para llevar la cuenta, imaginamos que en cada enlace los electrones se los queda el átomo que más los atrae (el más electronegativo). La carga que le quedaría a cada átomo con ese reparto es su número de oxidación.
Se escribe con el signo primero: $+2$, $-1$, $0$. La carga de un ion se escribe con el signo después: $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Cl}^-$. Por ejemplo, el calcio en $\text{Ca}^{2+}$ tiene carga $2+$ y número de oxidación $+2$.
El número de oxidación es un modelo de contabilidad: en moléculas como el agua los electrones se comparten, no se transfieren por completo. Aun así, el modelo sirve muchísimo para saber quién pierde y quién gana electrones.
Asigna el número de oxidación de cada átomo en estas especies y justifica cada uno con una regla: el oxígeno en O₂, el sodio en Na⁺, el hidrógeno en H₂O y el oxígeno en…
Asigna el número de oxidación de cada átomo en estas especies y justifica cada uno con una regla: el oxígeno en O₂, el sodio en Na⁺, el hidrógeno en H₂O y el oxígeno en H₂O.
Reglas para elementos e iones
Las primeras dos reglas son las más sencillas.
¿Por qué? Los dos átomos de $\text{O}_2$ son iguales y atraen los electrones con la misma fuerza: ninguno se queda con más, así que la carga asignada es cero.
Asigna el número de oxidación de cada átomo en estas especies y justifica cada uno con una regla: el oxígeno en O₂, el sodio en Na⁺, el hidrógeno en H₂O y el oxígeno en…
Asigna el número de oxidación de cada átomo en estas especies y justifica cada uno con una regla: el oxígeno en O₂, el sodio en Na⁺, el hidrógeno en H₂O y el oxígeno en H₂O.
Reglas para el hidrógeno y el oxígeno
En los compuestos, dos elementos aparecen tantas veces que conviene memorizar su número habitual.
La razón: el oxígeno es muy electronegativo y se queda con los electrones del enlace; le "toca" casi como si tuviera dos electrones de más ($-2$). El hidrógeno, al unirse a un no metal más electronegativo, cede su electrón en este reparto ($+1$).
Asigna el número de oxidación de cada átomo en estas especies y justifica cada uno con una regla: el oxígeno en O₂, el sodio en Na⁺, el hidrógeno en H₂O y el oxígeno en…
Asigna el número de oxidación de cada átomo en estas especies y justifica cada uno con una regla: el oxígeno en O₂, el sodio en Na⁺, el hidrógeno en H₂O y el oxígeno en H₂O.
Regla de la suma total
La regla que permite calcular números desconocidos es la conservación de la carga.
Es lógico: la carga total de la especie no puede cambiar por cómo la repartamos entre los átomos.
Con los tres resultados se puede ordenar el azufre: $\text{H}_2\text{S}$ ($-2$) < $\text{SO}_2$ ($+4$) < $\text{SO}_3$ ($+6$).
Iones poliatómicos y metales de transición
Cuando la especie es un ion, la suma no es $0$: es la carga del ion. Y cuando hay un metal con varios números posibles, la suma te dice cuál tiene en ese compuesto.
Ordena de menor a mayor número de oxidación del azufre en estas tres sustancias: H₂S, SO₂ y SO₃. Muestra el cálculo de cada número de oxidación usando las reglas…
Ordena de menor a mayor número de oxidación del azufre en estas tres sustancias: H₂S, SO₂ y SO₃. Muestra el cálculo de cada número de oxidación usando las reglas (hidrógeno $+1$, oxígeno $-2$, suma total 0).
Un orden para aplicar las reglas
Cuando tengas una especie nueva, sigue este camino:
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¿Es una sustancia simple (un solo elemento)? Entonces cada átomo vale $0$.
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¿Es un ion de un solo átomo? Vale su carga.
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Si no, asigna primero $\text{O} = -2$ y $\text{H} = +1$.
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Plantea la suma total igual a la carga de la especie y despeja el número que falta.
Ordena de menor a mayor número de oxidación del azufre en estas tres sustancias: H₂S, SO₂ y SO₃. Muestra el cálculo de cada número de oxidación usando las reglas…
Ordena de menor a mayor número de oxidación del azufre en estas tres sustancias: H₂S, SO₂ y SO₃. Muestra el cálculo de cada número de oxidación usando las reglas (hidrógeno $+1$, oxígeno $-2$, suma total 0).
Vuelta a la herrumbre
Al principio preguntábamos por la reja de fierro. En el hierro metálico, $\text{Fe}$, el número de oxidación es $0$. En la herrumbre, $\text{Fe}_2\text{O}_3$, con $\text{O} = -2$: $2x + 3(-2) = 0$, así que $x = +3$. El hierro pasó de $0$ a $+3$: perdió electrones y se oxidó. Seguir los números de oxidación permite ver ese cambio, y es lo que haremos en los siguientes apartados.